多电极的可更换扫描探针装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种扫描探针装置，尤其涉及一种多电极的可更换扫描探针装置。


背景技术：

2.扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope，下文简称为stm)是扫描探针显微镜spm的一种，stm是利用针尖与样品间纳米间隔的量子隧道效应引起的隧道电流与间隔的指数关系，实现材料表面微区结构的原子级分辨率的显微装置。stm可以应用在各种复杂的环境：超高真空以及高压环境，低温(mk范围)或高温(1300k范围)环境，甚至是各种液态环境中。同时stm的使用领域也非常广泛，涉及薄膜生长、自组装单分子膜、电化学以及催化剂领域。
3.不同的测试材料需要使用不同型号的探针，所以spm在测试的过程中调换不同型号的探针时，需要将想要调换的探针取出，再将替换的探针放入探针架中。但是在换针的过程中会带破坏系统原本的高真空环境，而重新抽真空需要3个小时以上，同时也会造成探针脱落、错位等问题，影响测试的流畅性。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在解决上述缺陷，提供一种多电极的可更换扫描探针装置。
5.为了克服背景技术中存在的缺陷，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种多电极的可更换扫描探针装置包括扫描管探针固定头、探针架和携带架，探针架可拆卸式连接在携带架上，探针架的下端磁吸式连接扫描管探针固定头。
6.根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述携带架的一侧设有用于夹持探针架的限位机构，限位机构由上下两个台阶面组成，并上下两个台阶面的中间处设有凹孔，在携带架的上端板上、对应凹孔的上方设有完全暴露凹孔的孔，携带架的另一侧设有抓取手柄。
7.根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述探针架包括呈圆盘状的铁磁板，在铁磁板的下端面上设有三分电极接触环，在铁磁板的上端面上设有用来放置不同的扫描探针显微镜针尖装置的针尖固定座。
8.根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述三分电极接触环包括三片导电接触电极片一和绝缘底座一，三片导电接触电极片一之间相互绝缘并均匀贴合连接在绝缘底座一上。
9.根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述扫描管探针固定头包括磁铁和三分电极接触底座，磁铁位于三分电极接触底座的中心处。
10.根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述三分电极接触底座包括三片导电接触电极片二和绝缘底座二，三片导电接触电极片二之间相互绝缘并均匀连接在绝缘底座二的上平面上。
11.根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述三片导电接触电极片二与三片导电接触电极片一的底部接触，使铁磁板和磁铁相互吸引但不接触。
12.根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述携带架的表面设有为抗氧化导电层的镀层，该镀层材料为金、银、铂、铱中的一种。
13.本实用新型的有益效果是：这种多电极的可更换扫描探针装置的探针架中铁磁板可置于探针架携带架上限位装置的两个台阶面上，探针架携带架中通孔可放置磁铁，用来吸附探针架的铁磁板。探针架中的针尖固定位置为空心圆柱形，用来放置针尖，依次与铁磁板、三分电极接触环相连，整个换针装置通过机械手和步进电机的控制实现换针。
附图说明
14.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
15.图1是本实用新型的结构示意图；
16.图2是图1中扫描管探针固定头的结构示意图；
17.图3是图1中探针架的结构示意图；
18.图4是图1中携带架的结构示意图；
19.其中：1、磁铁，2、三分电极接触底座，3、铁磁板，4、针尖固定座，5、三分电极接触环，6、凹孔，7、限位机构，8、抓取手柄，9、扫描管探针固定头，10、探针架，11、携带架，12、孔，13、三片导电接触电极片一，14、绝缘底座一，15、三片导电接触电极片二，16、绝缘底座二。
具体实施方式
20.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.如图1所示，图中包括扫描管探针固定头9、探针架10和携带架11，探针架10可拆卸式连接在携带架11上，探针架10的下端磁吸式连接扫描管探针固定头9。
22.如图4所示，携带架11的一侧设有用于夹持探针架10的限位机构7，限位机构7由上下两个台阶面组成，并上下两个台阶面的中间处设有凹孔6，在携带架11的上端板上、对应凹孔6的上方设有完全暴露凹孔6的孔12，携带架11的另一侧设有抓取手柄8。
23.如图3所示，探针架10包括呈圆盘状的铁磁板3，在铁磁板3的下端面上设有三分电极接触环5，在铁磁板3的上端面上设有用来放置不同的扫描探针显微镜针尖装置的针尖固定座4。其中，三分电极接触环5包括三片导电接触电极片一13和绝缘底座一14，三片导电接触电极片一13之间相互绝缘并均匀贴合连接在绝缘底座一14上。
24.如图2所示，扫描管探针固定头9包括磁铁1和三分电极接触底座2，磁铁1位于三分电极接触底座2的中心处。其中，三分电极接触底座2包括三片导电接触电极片二15和绝缘底座二16，三片导电接触电极片二15之间相互绝缘并均匀连接在绝缘底座二16的上平面上。
25.如图1所示，三片导电接触电极片二15与三片导电接触电极片一13的底部接触，使
铁磁板3和磁铁1相互吸引但不接触。
26.扫描管探针固定头9上的磁铁1可与探针架10上的三分电极接触环5吸附衔接，绝缘底座二16可与步进电机连接，实现上下活动。探针架10中铁磁板3可置于限位机构7的两个台阶面上，携带架11上的凹孔6用于放置磁铁1，磁铁1用来吸附探针架10上的铁磁板3。探针架10中的针尖固定座4为空心圆柱形，用来放置探针针尖托，依次与铁磁板3、三分电极接触环5相连，整个换针过程通过机械手和步进电机的控制实现。
27.实施例：
28.装针时，将装有扫描探针的针尖托装入针尖固定座4，将探针架10的铁磁板3置于携带架11上限位机构7的两个台阶面之间，通过扫描管探针固定头9连接步进电机进行上升，使得扫描管探针固定头9上的三片导电接触电极片二15顶住三分电极接触环5，然后通过机械手夹住抓取手柄8拿走探针架携带架，实现装针过程。
29.取针时，将连接有扫描管探针固定头的步进电机下移，探针架的铁磁板3通过探针架携带架通孔6中的磁铁吸附，然后通过机械手夹住抓取手柄8拿走探针架，实现取针过程。
30.整个装针取针的过程通过机械手和步进电机的调节实现，无需破换原先系统的高真空等环境，同时定位准确，实现了高效换针。
31.探针架上可装音叉原子力显微镜探头装置，使用2电极。同时可加载扫描隧道显微镜针尖，使用1电极。
32.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。